徐树铮在活跃于政治舞台期间，为人专横跋扈、锋芒毕露。学者称：“徐树铮做事，往往独断独行，亢直自爱，有时令人难于忍耐”，这种处事风格让他与许多军阀官僚的关系搞得很僵，以致四面树敌，最终落得未能寿终正寝的可悲结局。徐树铮最后究竟是怎么死的呢?

1925年12月19日，徐树铮自上海乘轮船进京，12月23日在天津上岸，当天乘汽车抵达北京，12月27日身着挂满勋章的大礼服觐见段祺瑞，表示使命完成。此时北京局势日益险恶，冯玉祥打败了奉系李景林，张作霖处死了叛将郭松龄，冯、张双方势必有一场恶斗，因此段祺瑞劝徐树铮早早离京。

等到徐树铮启程时，有人在段祺瑞办公桌上放了纸条，上面写道：“又铮万不可南去，去必死”十个字，段祺瑞又连忙派人将纸条递给徐树铮，徐树铮看了后却毫不介意，笑道：“何人阻我，我岂信此谰言?”

1925年12月29日下午，徐树铮在众人送别下乘火车离京赴津。冯玉祥的心腹——京畿警备司令鹿钟麟将这一情况通报在张家口的冯玉祥，并请示该如何处置。冯玉祥对徐树铮的新仇旧恨一时涌上心头，指示鹿钟麟将徐树铮逮捕枪毙。鹿钟麟转达冯玉祥国民军第五师师长张之江执行，于12月30日凌晨2时在廊坊截住徐树铮所乘列车，穿着睡衣的徐树铮被“请”出列车并挟入张营，随即遭枪杀。

与此同时，冯玉祥将陆建章之子陆承武接到廊坊，让他出现在徐树铮的随从面前，声言该事件是他为父报仇所为，但事后的各大报纸都披露了冯玉祥杀死徐树铮的真相。而段祺瑞虽然对徐树铮的被害感到痛不欲生，惊呼：“断我股肱!断我股肱!”却因处于冯玉祥的控制而无能为力，徐树铮之死也就没人追究了。次年4月，段祺瑞因三一八惨案而辞职，隐居天津，皖系军阀彻底退出历史舞台。

徐树铮死后，遗体被他的学生段大洪找到，然后由徐树铮的卫士张振声用骡车运到北京，段祺瑞提供棺材，并亲自撰写神道碑，安葬徐树铮于萧县凤家山之原。1945年，徐树铮之子徐道邻以杀人罪起诉冯玉祥和张之江，但有关部门以逾期为由拒绝受理。